[发明专利]锌合金结构材料连续挤压成型的方法

说明书

技术领域

本发明属于锌合金管材、型材和线材塑性成型技术领域，具体涉及变形锌合金结构材料连续挤压成型的方法。

背景技术

锌及锌合金具有优良的抗大气腐蚀性能、适用的机械性能、良好的电磁场性能、适宜的化学性能和优良的工艺性能、熔点低、能耗少、生产成本低等特点，半个多世纪以来，人们对锌合金的注意力主要集中在铸造领域的应用，除了超塑性锌合金受到人们的关注外，其它的变形锌合金结构材料还未涉及，因此就限制了锌及锌合金的应用。后来，发现钛对锌合金有细化强化组织的良好作用，以及高强度抗蠕变Zn-Cu-Ti合金熔炼工艺、加工工艺的掌握，打破了锌合金不能够作为结构材料使用的观念，同时，也为塑性加工开辟了新的渠道，拓宽了材料的应用范围。近年来，通过轧制、加热挤压和拉拔生产的锌及锌合金板、棒、丝材已大量应用于电池壳、阳极板、印刷板和计算机、打印机零件、通讯、桥梁、高速公路护栏、船舶制造等技术领域。常规的热挤压生产锌合金的工艺很复杂，主要是由于锌和多数锌合金属具有密排六方晶体结构，室温下塑性变形相当困难，锌挤压产品表面不光滑，易于出现裂纹，挤压通路易堵塞等，至今仍为多次加热、多次拉拔或多次轧制挤压的常规挤压工艺，且适宜于连续挤压一次塑性成型的变形锌合金材料与连续挤压一次塑性成型的方法在国内外均为空白。所以，近年来变形锌及锌合金结构材料和塑性成型性研究就成了进一步发展的前沿课题。

目前国际上和国内普遍的锌合金结构材料挤压方法是：首先需要对挤压筒和模具进行加热，挤压筒加热温度为230-250℃，模具加热温度为150-200℃；同时将原料锌或锌合金加热，加热温度为200-250℃，然后将加热后的原料锌或锌合金装入挤压筒进行挤压。且在热挤压时优于其热脆温度范围较窄，挤压速度远远低于黄铜。其挤压工艺对合金材料成分、挤压机、模具要求极高，因此挤压生产流程长，成本高，耗能高，生产效率低。目前，国内外在锌基合金的变形锌合金材料的研究主要有：

如：文献1——欧洲专利局专利《Improvements on anextrusios process ofzinc-based alloys》(Ramon Galvan C/Publication number：EP0508858)，该专利合金的组分为Zn-Al-Cu，Zn69-79％，Al20-30％，Cu1.0-8％，挤压条件为预先加热的常规挤压。

文献2——日本特许厅《Method for extrusion molding from zinc-basedalloys material》(Ramon Galvan C/Publication number：JP6234012)，该方法为锌基合金材料在挤压模中经预热处理挤压成型。

文献3——中国发明专利申请(公开号：CN1974811A)《高强度高韧性的锌基合金线材或棒材的制造方法》，其生产工艺为：铝含量≥10wt％的锌基合金原料-熔炼-保温及挤压-拉拔-热处理-淬火。

上述文献1、2、3与本发明专利对比，制造方法或生产工艺均为常规的加热挤压工艺或常规的加热挤压+拉拔工艺，总存在着工艺流程长、多次加热能耗高的缺陷。

除此以外，与本发明密切相关的还有1990年8月16日德国专利DE3903963A1公开的“旋转式变形连续金属挤压机”。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种变形锌合金结构材料连续挤压成型的方法，以解决现有常规挤压工艺存在的流程长、多次加热能耗高、材料利用率低、生产成本高等突出的问题。

本发明的技术思路是，通过变质细晶强化精练的方法显著改善锌及其合金的塑性加工性能，且形变强化——大剪切变形方式更有利于细化晶粒。利用连续挤压挤压技术对杆料、颗粒料或熔融金属等锌合金结构材料坯料与挤压设备旋转挤压轮之间的强摩擦，产生足够的挤压力和热量，以连续大剪切变形的方式，将锌合金结构材料坯料直接挤压成制品。

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种变形锌合金结构材料连续挤压成型的方法，是将变质细晶强化精练的三元系或四元系锌基合金原料，经连铸坯料得变形锌合金圆杆料，或板料，或颗粒料变形锌合金坯料，表面清洗，室温干燥后，经送料轮送入旋转式连续挤压机内挤压；在常温条件下，通过调整挤压轮面与槽封块弧面之间的接触长度和运转间隙，使变形锌合金坯料与带沟槽的旋转挤压轮之间产生挤压力，和摩擦产生热量，将变形锌合金坯料以连续大剪切变形方式直接在模具中产生连续的和塑性或超塑性一次挤压变形成制品。